Đồ án thiết kế cầu qua sông Hữu Trạch

Tỉnh Thừa Thiên Huế nằm ở duyên hải miền trung Việt Nam bao gồm phần đất liền và phần lãnh hải thuộc thềm lục địa biển Đông. Phía Bắc, từ Đông sang Tây, Thừa Thiên Huế trên đường biên dài 111,671 km tiếp giáp với các huyện Hải Lăng, Đakrông và Hướng Hóa, tỉnh Quảng Trị. Từ mặt Nam, tỉnh có biên giới chung với huyện Hiên, tỉnh Quảng Nam dài 56,66km, với huyện Hòa Vang, thành phố Đà Nẵng dài 55,82 km. Ở phía Tây, ranh giới tỉnh (cũng là biên giới quốc gia) kéo dài từ điểm phía Bắc (ranh giới tỉnh Thừa Thiên Huế với tỉnh Quảng Trị và nước Cộng hòa dân chủ nhân dân Lào) đến điểm phía Nam (ranh giới tỉnh Thừa Thiên Huế với tỉnh Quảng Nam và nước Cộng hòa dân chủ nhân dân Lào) dài 87,97km. Phía Đông, tiếp giáp với biển Đông theo đường bờ biển dài 120km.… Trên địa bàn có nhiều khu di tích lịch sử và danh lam thắng cảnh có thể phát triển ngành du lịch, đáp ứng nhu cầu tham quan, vui chơi giải trí cho khách du lịch. Do đó mà hệ thống giao thông ở trên địa bàn tỉnh cần được đầu tư xây dựng, phát triển, mở rộng để đáp ứng tốt nhu cầu đi lại của người dân đồng thời tạo điều kiện lưu thông thuận lợi góp phần đẩy mạnh sự phát triển kinh tế của khu vực nói riêng và của cả nước nói chung. Khu vực khảo sát thuộc đới chuyển tiếp giữa kiểu địa hình đồi núi bóc mòn, dạng địa hình này được hình thành tạo do quá trình bào mòn, xâm thực. Bề mặt địa hình bị phân cắt tương đối mạnh bởi các nhánh sông, suối nhỏ. Khu vực khảo sát thuộc đới chuyển tiếp giữa kiểu địa hình đồi núi bóc mòn, dạng địa hình này được hình thành tạo do quá trình bào mòn, xâm thực. Bề mặt địa hình bị phân cắt tương đối mạnh bởi các nhánh sông, suối nhỏ.

MỤC LỤC

PHẦN MỞ ĐẦU 7

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 7

1.1 Điều kiện tự nhiên của khu vực tuyến 7

1.1.1 Giới thiệu chung 7

1.1.2 Điều kiện về địa hình 7

1.1.3 Địa mạo 7

1.1.4 Địa chất: 7

1.1.5 Địa chất thuỷ văn 7

1.1.6 Khí hậu 8

1.2 Điều kiện xã hội của khu vực tuyến 8

1.2.1 Dân cư và sự phân bố dân cư 8

1.2.2 Tình hình kinh tế - Chính trị - Văn hóa - Xã hội của vùng 8

1.2.3 Các định hướng phát triển kinh tế, văn hóa, xã hội trong tương lai 9

1.3 Các điều kiện thi công 9

1.3.1 Điều kiện khai thác, cung cấp nguyên vật liệu 9

1.3.2 Điều kiện cung cấp máy móc 10

1.3.3 Điều kiện cung cấp nhân lực 10

1.3.4 Điều kiện cung cấp nhiên liệu, các nhu yếu phẩm phục vụ sinh hoạt 11

1.3.5 Điều kiện đảm bảo y tế, giáo dục, thông tin liên lạc 11

1.4 Phân tích sự cần thiết phẩi đầu tư dự án 11

1.5 Qui mô, tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng 12

CHƯƠNG 2: ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP KẾT CẤU 13

2.1 Lựa chọn kết cấu thượng bộ 13

2.2 Lựa chọn kết cấu hạ bộ 13

2.3 Đề xuất 2 giải pháp kết cấu như sau 13

2.3.1 Phương án I 13

2.3.2 Phương án II 14

PHẦN I: THIẾT KẾ SƠ BỘ 14

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG ÁN I CẦU ĐƠN GIẢN BTCT ỨNG SUẤT TRƯỚC 14

3.1 Giới thiệu chung về phương án 14

3.2 Tính toán khối lượng kết cấu nhịp 15

3.3 Tính toán khối lượng các bộ phận trên cầu: 17

3.3.1 Tĩnh tải các lớp mặt cầu và thiết bị: 17

3.3.2 Tĩnh tải phần lan can, tay vịn 17

3.4 Tính toán khối lượng mố, trụ: 18

3.4.1 Khối lượng mố: 18

3.4.2 Khối lượng trụ 19

3.5 Tính toán số lượng cọc: 20

3.5.1 Áp lực lớn nhất tác dụng lên đáy bệ mố, trụ: 20

3.5.2 Tính toán sức chịu tải của cọc trong bệ móng mố, trụ: 22

4.1 Giới thiệu chung về phương án: 28

4.2 Tính toán khối lượng kết cấu nhịp 29

4.2.1 Khối lượng dầm chủ và dầm ngang 29

4.2.2: Khối lượng các bộ phận trên cầu 31

4.3 Tính toán khối lượng mố, trụ 32

4.3.1 Khối lượng mố 32

4.3.2 Khối lượng trụ 32

4.4 Tính toán số lượng cọc 33

4.4.1 Áp lực lớn nhất tác dụng lên mố, trụ: 33

4.4.2 Tính toán sức chịu tải của cọc trong bệ móng mố, trụ: 34

4.4.3 Xác định số lượng cọc và bố trí cọc: 35

CHƯƠNG 5: LUẬN CHỨNG KINH TẾ KỸ THUẬT – SO SÁNH CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU 37

5.1 Cơ sở để lựa chọn đưa vào thiết kế kỹ thuật: 37

5.2 So sánh các phương án theo giá thành dự toán: 37

5.2.1 Phương án I: Cầu dầm đơn giản BTCT ƯST tiết diện I gồm 5 nhịp 33m 37

5.2.2 Phương án II: Cầu dầm liên tục BTCT ƯST (50m + 70m + 50m) 37

5.3 So sánh các phương án theo điều kiện thi công chế tạo 37

5.3.1 Phương án I: Cầu dầm đơn giản BTCT ƯST tiết diện I gồm 5 nhịp 33m 37

5.3.2 Phương án II: Cầu dầm liên tục BTCT ƯST (50m + 70m + 50m) 38

5.4 So sánh các phương án theo điều kiện khai thác, duy tu, bảo dưỡng 38

5.4.1 Phương án I: Cầu dầm đơn giản BTCT ƯST tiết diện I gồm 5 nhịp 33m 38

5.4.2 Phương án II: Cầu dầm liên tục BTCT ƯST (50m + 70m + 50m) 38

5.5 Kiến nghị lựa chọn phương án: 38

PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT 40

CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ DẦM THEO PHƯƠNG DỌC CẦU 40

6.1 Đặc điểm cấu tạo 40

6.2 Các nguyên tắc tính toán và tổ hợp nội lực 40

6.2.1 Giai đoạn thi công đúc hẫng đối xứng các đốt qua trụ (từ đốt K0-K8) 40

6.2.2 Giai đoạn thi công xong đoạn sát trụ trên đà giáo, hợp long nhịp biên 41

6.2.3 Giai đoạn thi công đốt hợp long giữa nhịp giữa 41

6.2.4 Giai đoạn hoàn thiện 41

6.2.5 Giai đoạn khai thác sử dụng 41

6.3 Tải trọng tác dụng và hệ số tải trọng 41

6.3.1 Trọng lượng bản thân của các đốt dầm.(DC): 41

6.3.2 Tĩnh tải giai đoạn 2 41

6.3.3 Hoạt tải 41

6.3.4 Tải trọng thi công cầu chính 41

6.3.5 Tải trọng gió đứng trên một cánh hẫng (WUP) 42

6.3.6 Tải trọng co ngót từ biến 42

6.4 Sơ đồ bố trí cáp 42

6.5 Kết cấu nhịp trong giai đoạn thi công 42

6.5.1 Trình tự thi công cầu được thể hiện theo sơ đồ sau 42

6.5.2 Các bước thi công chính 43

6.5.3 Xây dựng cấu trúc dữ liệu cho từng giai đoạn thi công 44

6.5.4 Tính toán diễn biến nội lực theo công nghệ đúc hẫng cân bằng 45

6.6 Tính toán bố trí cốt thép dự ứng lực chịu momen âm trong dầm 47

6.6.1 Tính toán tải trọng tác dụng trong các giai đoạn thi công 47

6.6.5 Tính Toán Nội lực Giai đoạn chịu hoạt tải khai thác 49

6.6.6 Tính toán số lượng cáp âm cho dầm chủ 52

6.6.7 Kiểm toán dầm chủ theo trạng thái giới hạn cường độ 54

6.6.8 Tải trọng tác dụng giai đoạn đúc đốt Ki khi căng cáp 60

6.7 Tính toán cốt thép dự ứng lực chịu momen dương trong giai đoạn khai thác 61

6.7.1 Tải trọng tác dụng trong giai đoạn khai thác 61

6.7.2 Tính toán số lượng cáp dự ứng lực cho dầm chủ 62

6.7.3 Kiểm toán dầm chủ theo trạng thái giới hạn cường độ 63

6.7.4 Giai đoạn hợp long nhịp biên và căng nhóm cáp nhóm 2: 67

6.7.5 Giai đoạn hợp long nhịp giữa và căng cáp nhóm 3: 67

6.7.6 Giai đoạn thi công xong các lớp mặt cầu, lan can tay vịn 68

6.7.7 Kết cấu nhịp trong giai đoạn khai thác sử dụng 68

6.8 Kiểm tra ứng suất các tiết diện trong giai đoạn thi công 70

6.9 Kiểm tra ứng suất các tiết diện trong giai đoạn khai thác sử dụng 71

6.9.1 Kiểm tra ứng suất 72

6.9.2 Kiểm tra hàm lượng cốt thép 72

6.9.3 Kiểm toán lực cắt 73

CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ TRỤ T1 75

7.1 Cấu tạo trụ 75

7.2 Các tải trọng tác dụng lên trụ 75

7.2.1 Tĩnh tải kết cấu nhịp 75

7.2.2 Tĩnh tải bản thân trụ 75

7.2.3 Hoạt tải tác dụng lên trụ 76

7.2.4 Lực hãm xe (BR) 79

7.2.5 Lực ly tâm (CE) 79

7.2.6 Tải trọng gió (WL,WS) 79

7.2.7 Tải trọng nước (WA) 81

7.3 Các trường hợp tổ hợp tải trọng theo các trạng thái giới hạn 82

7.3.1 Tổng hợp tải trọng tác dụng 84

7.3.2 Tổ hợp tải trọng tác dụng lên các mặt cắt 86

7.4 Kiểm toán các mặt cắt trụ 87

7.4.1 Kiểm toán mặt cắt đỉnh bệ trụ 87

7.4.2 Kiểm tra mặt cắt tại đáy móng 91

7.5 Xác định sức chịu tải của cọc 92

PHẦN III: THIẾT KẾ THI CÔNG 100

CHƯƠNG 8: THIẾT KẾ THI CÔNG TRỤ CẦU 100

8.1 Đặc điểm cấu tạo trụ T1 100

8.1.1 Các số liệu cao độ 101

8.1.2 Địa chất khu vực đặt trụ T1 101

8.2 Đề xuất phương án thi công trụ 101

8.2.1 Đề xuất giải pháp thi công 101

8.2.2 So sánh lựa chọn giải pháp thi công 103

8.3 Trình tự thi công chi tiết 104

8.4 Các công tác trong quá trình thi công trụ 104

8.4.1 Công tác chuẩn bị 104

8.4.2 Công tác định vị tim trụ 105

8.4.3 Thi công cọc khoan nhồi 106

8.4.4 Xây dựng vòng vây cọc ván thép 112

8.4.5 Công tác đào đất hố móng 113

8.4.6 Thi công đổ lớp bê tông bịt đáy 113

8.4.7 Hút nước hố móng 114

8.4.8 Thi công bệ cọc, thân trụ 115

8.5 CÁC NỘI DUNG TÍNH TOÁN PHỤC VỤ THI CÔNG 117

8.5.1 Tính toán chiều dày bê tông bịt đáy 117

8.5.2 Tính toán cọc ván thép 118

CHƯƠNG 9: THIẾT KẾ THI CÔNG KẾT CẤU NHỊP 134

9.1 Công nghệ thi công đúc hẫng cân bằng 134

9.1.1 Ưu điểm 134

9.1.2 Nhược điểm 134

9.2 Trình tự thi công chi tiết 135

9.2.1 Trình tự thi công kết cấu nhịp 135

9.2.2 Các công nghệ thi công chi tiết của từng bước thi công KCN 136

9.3 Công nghệ căng kéo các loại cốt thép 151

9.3.1 Công tác chuẩn bị 151

9.3.2 Trình tự căng cáp 151

9.3.3 Một số sự cố thường gặp trong thi công dầm và cách khắc phục 154

9.4 Một số yêu cầu về vật liệu 154

9.4.1 Yêu cầu kỹ thuật 154

9.4.2 Kiểm tra chất lượng và bảo quản 157

9.5 Nguyên lí cấu tạo và chọn loại xe đúc 159

9.6 An toàn lao động 160

9.6.1 Khi lắp, vận hành và tháo xe đúc 160

9.6.2 Khi đổ bêtông 160

9.6.3 Khi căng kéo dự ứng lực 161

9.7 Tính toán ổn định mút 161

9.7.1 Tính toán ổn định cánh hẫng trong quá trình thi công: 161

9.7.2 Tải trọng tác dụng: 161

CHƯƠNG 10: THIẾT KẾ TỔ CHỨC THI CÔNG TRỤ T1 163

10.1 Trình tự thi công chung trụ T1: 163

10.2 Trình tự thi công chi tiết trụ T1: 164

10.3 Khối lượng của từng chi tiết theo định mức 1776-2007: 165

10.4 Biên chế nhân công máy móc cho từng chi tiết: 170

10.5 Biên chế tổ đội thi công: 176

PHỤ LỤC 1:TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC 178

I Phương án I 178

II Phương án II 184

PHỤ LỤC II:DỰ TOÁN 194

Dự toán phương án I 194

Dự toán phương án II 198

PHỤ LỤC III: THIẾT KẾ DẦM CHỦ THEO PHƯƠNG DỌC CẦU 201

III.1 Các bước thực hiện mô hình cầu bằng phần mềm Midas 7.01 201

III.2 Xác định nội lực của dầm và tính toán số bó cốt thép dự ứng lực: 203

III.3 Xác định nội lực của dầm và tính toán số bó cốt thép dự ứng lực: 208

III.4: Các biểu đồ moment và ứng suất trong các giai đoạn thi công 215

III.4.2 Kết quả ứng suất trong giai đoạn thi công 219

III.5 Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối đa 227

III.6 Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối thiểu 228

III.7 Kiểm tra lực cắt 229

PHỤ LỤC IV: THIẾT KẾ TRỤ T1 231

IV.1 Kiểm toán mặt cắt đỉnh bệ trụ 231

IV.2 Kiểm tra mặt cắt tại đáy móng 234

TÀI LIỆU THAM KHẢO 236

PHẦN MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG1.1 Điều kiện tự nhiên của khu vực tuyến

1.1.1 Giới thiệu chung

Tỉnh Thừa Thiên Huế nằm ở duyên hải miền trung Việt Nam bao gồm phần đấtliền và phần lãnh hải thuộc thềm lục địa biển Đông.Phía Bắc, từ Đông sang Tây, ThừaThiên Huế trên đường biên dài 111,671 km tiếp giáp với các huyện Hải Lăng, Đakrông

và Hướng Hóa, tỉnh Quảng Trị.Từ mặt Nam, tỉnh có biên giới chung với huyện Hiên,tỉnh Quảng Nam dài 56,66km, với huyện Hòa Vang, thành phố Đà Nẵng dài 55,82 km

Ở phía Tây, ranh giới tỉnh (cũng là biên giới quốc gia) kéo dài từ điểm phía Bắc (ranhgiới tỉnh Thừa Thiên Huế với tỉnh Quảng Trị và nước Cộng hòa dân chủ nhân dân Lào)đến điểm phía Nam (ranh giới tỉnh Thừa Thiên Huế với tỉnh Quảng Nam và nướcCộng hòa dân chủ nhân dân Lào) dài 87,97km Phía Đông, tiếp giáp với biển Đôngtheo đường bờ biển dài 120km.… Trên địa bàn có nhiều khu di tích lịch sử và danhlam thắng cảnh có thể phát triển ngành du lịch, đáp ứng nhu cầu tham quan, vui chơigiải trí cho khách du lịch Do đó mà hệ thống giao thông ở trên địa bàn tỉnh cần đượcđầu tư xây dựng, phát triển, mở rộng để đáp ứng tốt nhu cầu đi lại của người dân đồngthời tạo điều kiện lưu thông thuận lợi góp phần đẩy mạnh sự phát triển kinh tế của khuvực nói riêng và của cả nước nói chung

1.1.2 Điều kiện về địa hình

Khu vực khảo sát thuộc đới chuyển tiếp giữa kiểu địa hình đồi núi bóc mòn, dạngđịa hình này được hình thành tạo do quá trình bào mòn, xâm thực Bề mặt địa hình bịphân cắt tương đối mạnh bởi các nhánh sông, suối nhỏ

1.1.3 Địa mạo

Quá trình địa mạo ở đây chủ yếu là sự xói rữa, bóc mòn bề mặt riêng của vùngthắp dưới chân núi và vùng đồng bằng trước núi là nơi có mặt của các sản phẩm sườngtích có bề dày tăng lên rõ rệt Thực vật phát triển khá phong phú, về phía tây, tây namchủ yếu là các rừng cây lấy gỗ và các đồi thấp với các loài thảo mộc hoang dại: simmua, tram chối và một số cây hoa màu

1.1.5 Địa chất thuỷ văn

Sông Hữu Trạch bắt nguồn từ vùng núi phái tây thị xã Hương Trà, chảy qua một

số thung lũng và hợp với dòng Tả Trạch tạo thành sông Hương tại ngã bà Bằng Lãng.Mức nước lũ hàng năm ở song Hữu Trạch tương đối cao Qua điều tra thu thập tại vịtrí dự kiến xây dựng cầu Hữu Trạch có được các mức lũ sau:

- Tần suất thiết kế p= 1%.

- Cao độ đáy dầm cầu tối thiểu: +9m

- Tĩnh không thông thuyền B=30m, H=6m

- Khẩu độ yêu cầu: L=160m

1.1.6 Khí hậu

Nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa cho nên thời tiết diễn ra theo chu kỳ 4mùa, mùa xuân mát mẽ, ấm áp; mùa hè nóng bức; mùa thu dịu và mùa đông gió rét.Nhiệt độ trung bình cả năm 25°C Số giờ nắng cả năm là 2000 giờ Mùa du lịch đẹpnhất từ tháng 11 năm trước đến tháng 4 năm sau

1.2 Điều kiện xã hội của khu vực tuyến

1.2.1 Dân cư và sự phân bố dân cư

Thừa Thiên Huế có mật độ dân số bình quân là người 226,8 người/km2 Dân cưphân bố không đều giữa các địa phương: vùng đồng bằng với mật độ trung bình trên

250 người/ km2 trong khi ở các vùng núi, mật độ trung bình khoảng dưới 40người/km2 Khu vực hai đầu cầu xây dựng là dân cư sống ở thôn Kim Ngọc, ThạchHãn, Đinh Môn, Khe Trẹm với thành phố Huế Thời gian gần đây khu vực đangđược đẩy mạnh phát triển về mọi mặt Cùng với sự phát triển không ngừng về kinh tế,trình độ dân trí cũng được nâng cao rõ rệt, đồng thời do nắm bắt kịp thời các chủtrương của nhà nước nên tình hình dân số của vùng trong mấy năm gần đây tương đối

ổn định

Dân cư của vùng phân bố tương đối đồng đều, mật độ dân cư tương đối lớn Ởgần vị trí xây dựng cầu, nhà dân tập trung hai bên tương đối nhiều Do đó trước khi thicông phải đảm bảo được công tác đền bù giải tỏa để tạo mặt bằng thi công cầu Trongquá trình thi công cần có biện pháp để đảm bảo về mặt trật tự và an ninh cho khu vựcxây dựng cầu

Dân cư của vùng chủ yếu là người Kinh nên về phong tục tập quán không có gìđáng lưu ý

1.2.2 Tình hình kinh tế - Chính trị - Văn hóa - Xã hội của vùng

Tình hình kinh tế của vùng những năm gần đây có sự phát triển rất mạnh mẽ, thunhập bình quân đầu người cao và ngày càng tăng lên Mức sống của người dân ngày

càng được nâng cao, kéo theo đó là nhu cầu về đi lại về giao thông ngày càng tăng cao,điều đó yêu cầu nhất thiết phải xây dựng nhiều tuyến đường, nhiều cây cầu mới để giảiquyết các nhu cầu ngày càng cao của người dân.

Khu vực xây dựng cầu nằm trên đường quốc lộ 1A Tình hình chính trị quốcphòng của khu vực rất ổn định Các cụm dân cư có các cán bộ tuyên truyền về chínhsách của Đảng, giáo dục chính trị cho nhân dân, nhờ vậy mà lòng tin của nhân dân vàođảng ngày càng tăng cao, dân chúng ngày càng yêu nước hơn

1.2.3 Các định hướng phát triển kinh tế, văn hóa, xã hội trong tương lai

Dựa vào các nguồn lực tổng hợp về điều kiện tự nhiên, tài nguyên thiên nhiên,kinh tế - xã hội và con người cũng như tranh thủ các nguồn đầu tư trong và ngoàinước, trong thời gian tới Thừa Thiên Huế tiếp tục đẩy nhanh tốc độ phát triển kinh tếtrên cơ sở định hướng phát triển chung của tỉnh:

- Tiếp tục chuyển dịch cơ cấu kinh tế theo hướng giảm dần tỷ trọng khu vực I, tăngdần tỷ trọng khu vực II và III

- Phát triển nông -lâm-ngư nghiệp dựa vào thế mạnh của tỉnh, khai thác lợi thế củavùng đầm phá ven biển, vùng gò đồi miền núi để mở rộng vững chắc phát triển nuôitrồng thủy sản, vùng trồng rừng, vùng trồng cây công nghiệp

- Tập trung phát triển công nhiệp, đặc biệt là các ngành công nghiệp quan trọngtrong nền kinh tế của tỉnh: Công nghiệp chế biến thực phẩm, đồ uống, công nghiệp dệtmay, công nghiệp vật liệu xây dựng, từng bước phát triển các cơ sở công nghiệp kỹthuật cao

- Phát triển du lịch, dịch vụ trên cơ sở khai thác những thế mạnh về tài nguyên dulịch tự nhiên và nhân văn, tạo động lực cho sự phát triển các ngành kinh tế khác trênđịa bàn tỉnh

- Kết hợp các nguồn lực từ trung ương, nguồn lực tại chỗ, trong dân và các nguồnlực khác để đẩy nhanh tốc độ phát triển cơ sở hạ tầng về mạng lưới giao thông, điện,cấp thoát nước độ thị và đặc biệt là các công trình thủy lợi để tạo khả năng tăng tưởngnhanh cho nền kinh tế

1.3 Các điều kiện thi công

1.3.1 Điều kiện khai thác, cung cấp nguyên vật liệu

Vật liệu sử dụng cho công trình thì vùng đều có thể cung cấp được và rất thuậnlợi:

+ Đá: Mỏ đá Ga Lôi tại Thôn Hải Cát, Xã Hương Thọ, Huyện Hương Trà, TỉnhThừa Thiên Huế, nằm trong vùng đồi thấp, phía Bắc giáp khe Năcno, phía Nam giápkhe Thương, phía Đông giáp sông Hương, phía Tây giáp đường quốc lộ 1

Mỏ có vị trí thuận tiện về giao thông, cả đường thủy và đường bộ, thuận lợi cho việckhai thác và tiêu thụ sản phẩm Sản phẩm của mỏ chủ yếu phục vụ cho thị trường xâydựng trong thành phố, các vùng lân cận và các dự án lớn trên địa bàn nên việc vậnchuyển sản phẩm tới nơi tiêu thụ rất thuận tiện

Đá tại mỏ đá Ga Lôi thuộc nhóm đá Granit có chất lượng cao, có khả năng chịu đượccác lực nén, kéo mài mòn, và đập rất lớn phù hợp với các công trình xây dựng giaothông, thủy lợi và dân dụng đòi hỏi khắt khe về độ bền.

- Trữ lượng mỏ: 1.800.000m3 đá nguyên khai

+ Xi măng: Trên địa bàn tỉnh có nhiều công ty sản xuất xi măng: công ty TNHHXimang Luks, nhà máy XM Đồng Lâm…Nhưng để thuận lợi cho đường vận chuyển,nhà thầu thi công chọn XM Luks nằm trong địa bàn thị xã để thi công, XM được vậnchuyển bằng đường bộ đến vị trí thi công

+ Đất đắp: Được khai thác ở vùng chân núi thấp, nằm sát địa phận xã Hương Thọ,sau đó được vận chuyển bằng xe tải tới vị trí thi công

1.3.2 Điều kiện cung cấp máy móc

Đơn vị thi công có đầy đủ các loại máy móc phục vụ cho việc thi công cầu như:Máy khoan cọc nhồi, cần cẩu, máy đào, máy ủi, ôtô vận chuyển bê tông, máy bơm bêtông, máy đầm bê tông và các loại máy móc cần thiết khác Đảm bảo quá trình thicông được tiến hành đồng bộ và liên tục, đảm bảo được tiến độ thi công

1.3.3 Điều kiện cung cấp nhân lực

Khu vực có số lượng người dân nằm trong độ tuổi lao động chiếm tỉ lệ lớn.Người dân có tính cần cù, chịu khó, ham học hỏi và được đào tạo khá tốt, có khả năngtiếp nhận nhanh các tiến bộ khoa học kỹ thuật Đây là một trong thế mạnh, là nguồnlực quan trọng để phát triển kinh tế - xã hội

Phía thi công có đội ngũ công nhân, cán bộ kỹ thuật có trình độ cao, có khả nănglàm việc trong môi trường khắc nghiệt của thời tiết với năng suất cao

Đội ngũ công nhân đã từng đi thi công nhiều công trình, đã có nhiều kinh nghiệmtrong công việc, làm việc hiệu quả trong mọi điều kiện thời tiết.

Đơn vị thi công đã có đầy đủ các thiết bị, phụ tùng cần thiết cho việc sửa chữa,bảo quản máy móc trong quá trình thi công

Khi gặp trục trặc, sự cố thì với đội ngũ công nhân có tay nghề đã được đào tạobài bản có thể sửa chữa tại công trường trong một thời gian ngắn, và sẽ không làmgián đoạn quá trình thi công

1.3.4 Điều kiện cung cấp nhiên liệu, các nhu yếu phẩm phục vụ sinh hoạt

Đơn vị thi công cung cấp đầy đủ các nhu yếu phẩm phục vụ sinh hoạt của anh emcông nhân và các cán bộ kỹ thuật trên công trường Đảm bảo sự quan tâm tốt đến sứckhoẻ công nhân để hoàn thành công trình đúng thời hạn

Các nhu yếu phẩm này có thể được mua tại các chợ hoặc tại các quán hàng kinhdoanh gần trên địa bàn thi công

Địa phương mà tuyến đi qua đã có điện lưới quốc gia rất ổn định đảm bảo cungcấp đầy đủ cho các loại máy móc chạy bằng điện và đảm bảo cung cấp đầy đủ cho nhucầu sinh hoạt của anh em công nhân tại công trường

Nguồn nhiên liệu chủ yếu cung cấp cho các loại máy móc là xăng, dầu Diezenđược mua và vận chuyển tại các kho xăng dầu lớn trong khu vực bất cứ thời gian nàokhi cần

1.3.5 Điều kiện đảm bảo y tế, giáo dục, thông tin liên lạc

Tình hình phát triển y tế: nhờ được đầu tư của trung ương và địa phương, cùngvới việc nâng cao đời sống, ngành y tế đã có những bước phát triển nhanh Bệnh việnTrung ương Huế và các bệnh viện mới được xây dựng trên qui mô lớn hiện đại khôngnhững phục vụ khá tốt cho người dân của tỉnh mà còn phục vụ cho các tỉnh trong cảnước Các cơ sở y tế phát triển đến tận tuyến xã, phường, mỗi huyện đều có bệnh viện

đã nâng cao khả năng chữa bệnh và chăm sóc sức khoẻ cho người dân tại chỗ có hiệuquả rõ rệt

Khu vực tuyến đi qua đã có mạng lưới điện thoại rất phát triển và ổn định Cácmạng điện thoại không dây được phủ sóng trên toàn khu vực với chất lượng phủ sóngtốt và hầu như không gặp trở ngại gì Chính vì vậy mà tại công trường có thể lắp đặtđiện thoại và các cán bộ, công nhân có thể sử dụng điện thoại di động tại công trườngphục vụ cho việc liên lạc giữa các tổ đội, các bộ phận thi công dể dàng, thuận lợi đểquá trình thi công có thể diễn ra một cách cơ động, nhanh chóng và chính xác

1.4 Phân tích sự cần thiết phẩi đầu tư dự án

Tỉnh Thừa Thiên Huế đang phấn đấu xây dựng sớm trở thành thành phố trựcthuộc Trung ương, là trung tâm của khu vực miền Trung và một trong những trung tâmlớn, đặc sắc của cả nước về văn hóa, du lịch, khoa học – công nghệ, y tế chuyên sâu,giáo dục – đào tạo đa ngành, đa lĩnh vực, chất lượng cao Phấn đấu đến năm 2020,Thừa Thiên Huế xứng tầm là trung tâm đô thị cấp quốc gia, khu vực và quốc tế, mộttrong những trung tâm kinh tế, văn hóa, khoa học – công nghệ, y tế, đào tạo lớn của cả

nước và khu vực các nước Đông Nam Châu Á; có quốc phòng, an ninh được tăngcường, chính trị - xã hội ổn định, vững chắc; đời sống vật chất và tinh thần của nhândân không ngừng được cải thiện.

Cầu bắc qua sông Hữu Trạch là cầu nối quan trọng giữa khu vực dân cư sinh sống

ở các thôn Kim Ngọc, Thạch Hãn, Đinh Môn, Khe Trẹm… với thành phố Huế, hiênnay các thôn này đang bị cô lập bởi nhánh sông Hữu Trạch và Tả Trạch, việc đi lại củangười dân chủ yếu bằng thuyền

Như vậy việc xây dựng cầu là rất cần thiết và cấp bách có ý nghĩa to lớn trongviệc phát triển kinh tế, xã hội, an ninh quốc phòng Cầu xây dựng sẽ vừa giải quyếtnhiều vấn đề giao thông đi lại trong khu vực và cả nước, vừa góp phần hoàn thiện cơ

sở hạ tầng giao thông, nhằm thúc đẩy đầu tư, đưa nền kinh tế của các khu vực hai bêncầu nói riêng và cả nước nói chung ngày càng phát triển

1.5 Qui mô, tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng

- Qui mô: cầu được xây dựng với qui mô vĩnh cửu

- Tải trọng thiết kế: Tải trọng HL93

- Khổ cầu: K=11m

- Tĩnh không thông thuyền: Công trình qua sông cấp IV nên có tĩnh không thôngthuyền:

+ Chiều cao thông thuyền H=6m (tính từ mực nước thông thuyền)

+ Khoang thông thuyền B=30m

- Tiêu chuẩn thiết kế cầu : 22TCN272-05

- Các tiêu chuẩn hiện hành khác

CHƯƠNG 2: ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP KẾT CẤU

2.1 Lựa chọn kết cấu thượng bộ

- Hiện nay trên thế giới cũng như trong nước công nghệ thi công cầu ngày càng

phát triển mạnh mẽ, việc áp dụng các công nghệ thi công hiện đại vào các công trìnhcầu không còn là một vấn đề quá lớn Tuy nhiên việc áp dụng công nghệ thi công cònphụ thuộc vào tình hình khu vực và điều kiện thi công

- Cầu bắc qua sông Hữu Trạch rộng với các đặc trưng khu vực xây dựng cầu như

đã nêu trên thì có thể thực hiện với nhiều phương án cầu, kết cấu khác nhau Mặt khácgiữa các công nghệ thi công không có công nghệ nào là tối ưu toàn bộ mà chỉ có côngnghệ này tối ưu và khả thi hơn công nghệ kia mà thôi

- Việc đưa ra các phương án kết cấu ngoài mục đích phải đảm bảo hợp lý về mặtkết cấu, tính thẩm mỹ của công trình thì một vấn đề hết sức quan trọng nữa là tính kinh

tế của công trình và phù hợp với khả năng của các đơn vị thi công

- Trên cơ sở đó ta đề xuất kết cấu thượng bộ của 2 phương án là cầu đơn giảndầm I thi công bằng cẩu lắp Và cầu liên tục thi công theo công nghệ đúc hẫng cânbằng

2.2 Lựa chọn kết cấu hạ bộ

- Kết cấu hạ bộ của 2 phương án cầu cũng được đề xuất với kết cấu trụ đặc

- Sử dụng mố chữ U bê tông cốt thép và dùng loại cọc khoan nhồi để tăng cườngsức chịu tải khi chịu tải trọng lớn từ kết cấu thượng bộ Mặt dù cấu tạo trụ cầu và một

số bộ phận hơi phức tạp, thi công tương đối khó khăn nhưng với ưu điểm nổi trội làtăng vẽ mỹ quan cho công trình cầu

2.3 Đề xuất 2 giải pháp kết cấu như sau

+ Dầm dài 33m, chiều cao dầm 1,6m

+ Trụ lan can tay vịn bằng BTCT, tay vịn bằng ống thép tráng kẽm

+ Các lớp mặt cầu: Lớp bê tông nhựa hạt mịn dày 7cm

Lớp phòng nước dày 0,5cm

+ Khe co giản bằng cao su cốt thép bản

+ Bố trí các ống thoát nước bằng ống nhựa PVC = 10cm

2.3.1.2 Kết cấu hạ bộ

+ Trụ cầu bằng BTCT f'c = 30 Mpa

+ Mố cầu dạng mố chữ U BTCT f'c = 30 Mpa

+ Cọc khoan nhồi BTCT f'c = 30 Mpa, đường kính cọc là D=120cm.

- Giải pháp thi công chỉ đạo công trình:

+ Thi công bán lắp ghép, dầm I được thi công theo công nghệ cẩu lắp

+ Thi công mố: Lắp dựng ván khuôn và đổ bê tông tại chỗ

+ Thi công trụ: Lắp dựng ván khuôn và đổ bê tông tại chỗ

+ Cọc được thi công theo công nghệ thi công cọc khoan nhồi

+ Cầu dầm liên tục BTCT DƯL 3 nhịp f'c = 40Mpa: 50 + 70 + 50m = 170m

+ Mặt cắt ngang dạng dầm hộp gồm 1 hộp hai vách xiên chiều rộng 12,5m, chiều caodầm chủ tại trụ chính là 4,2m và tại mút đầu dầm là 2,1m

+ Trụ lan can tay vịn bằng BTCT, tay vịn bằng ống thép tráng kẽm

+ Các lớp mặt cầu: Lớp bê tông nhựa dày 7

Lớp phòng nước dày 0,5cm

+ Khe co giản bằng cao su cốt thép bản

+ Bố trí các ống thoát nước bằng ống nhựa PVC = 10cm

2.3.2.2 Kết cấu hạ bộ

+ Trụ và mố cầu bằng BTCT f'c = 30Mpa

+ Phần móng trụ cầu sử dụng cọc khoan nhồi BTCT f'c = 30Mpa, D = 120cm

- Giải pháp thi công chỉ đạo công trình:

+ Dầm liên tục được thi công theo phương pháp đúc hẫng cân bằng qua tim trụ

+ Thi công mố: Lắp dựng ván khuôn và đổ bê tông tại chỗ

+ Thi công trụ: Lắp dựng ván khuôn và đổ bê tông tại chỗ

+ Cọc được thi công theo công nghệ thi công cọc khoan nhồi

PHẦN I: THIẾT KẾ SƠ BỘ CHƯƠNG 3: PHƯƠNG ÁN I CẦU ĐƠN GIẢN BTCT ỨNG

SUẤT TRƯỚC3.1 Giới thiệu chung về phương án

Kết cấu nhịp cầu dầm I bê tông cốt thép ứng suất trước nhịp đơn giản gồm 5nhịp 33m Mặt cắt ngang dầm là dạng I

Một nhịp có 3 dầm ngang đặt ở hai đầu nhịp và giữa nhịp Gồm 6 dầm chủ cao1,6m khoảng cách hai dầm chủ là 2m, phần hẫng 1,25m Bản mặt cầu dày 20cm.

1600 2000

500.0

Hình 3.2 Mặt cắt ngang cầu

3.2 Tính toán khối lượng kết cấu nhịp

Chiều cao dầm chủ 1,6m Gồm 6 dầm chủ, mỗi dầm đặt cách nhau 2m Tại các

vị trí hai đầu và ở giữa dầm chủ có bố trí các dầm ngang Các tấm đan được đặt trênkhe của dầm chủ để đổ bản mặt cầu sau này

Hình 3.6: Dầm ngang tại giữa nhịp và tại gối

- Diện tích mặt cắt ngang của dầm chủ

Tại giữa nhịp: A2 = 2,0125 (m2)

- Diện tích mặt cắt ngang của bản mặt cầu:

A = 2,5 (m2)

- Khối lượng của một nhịp 33m được tính như sau:

Bảng 3.1: Khối lượng bê tông 1 nhịp 33m

Bộ phận

Thểtích bêtông 1dầm(m3)

Sốlượng(dầm)

Tính cho 1 nhịp 34mThể

bêtông(m3)

Trọnglượng bêtông (kN)

Hàm lượngthép(kN/m3)

Trọnglượngthép(kN)

3.3 Tính toán khối lượng các bộ phận trên cầu:

3.3.1 Tĩnh tải các lớp mặt cầu và thiết bị:

+ Khối lượng của cột đèn đường:

Theo đặc tính kĩ thuật do công ty cung cấp đèn thì khối lượng của 1 cột đènđường (đã cộng các chi tiết trang trí) là: 0,89 (T/cột) = 8,9 (kN/cột)

Toàn cầu có 22 bộ đèn đường ta qui thành tải trọng phân bố đều

Bảng 3.2: Tĩnh tải các lớp mặt cầu và thiết bị

Lớp phòng nước dày 0,5 δ.B.γ = 0,005.12.15 0,9

Tĩnh tải các lớp mặt cầu và thiết bị: DW = 19,32 + 0,9 + 1,19 = 21,41 (kN/m)

3.3.2 Tĩnh tải phần lan can, tay vịn

Hình 3.7: Cấu tạo lan can

Thể tích ống thép đường kính 10cm dày 4mm dài 33m:

V = 3,14.(0,052-0,032).33= 0,166 (m3)

Thể tích 1 cột lan can bằng bê tông cốt thép:

V = 0,08.0,2 = 0,016 (m3)Thể tích 1 bệ lan can bằng bê tông cốt thép dài 34m:

Sốlượng

Thể tíchtrên 1nhịp (m3)

Hàmlượngthép(kN/m3)

Trọnglượngthép(kN)

Trọnglượng

bê tông(kN)

Trọnglượng trên1m dài(kN/m)

Hàm lượngthép(kN/m3)

Trọnglượngthép (KN)

Trọng lượngbêtông (KN)

Tổng trọnglượng (kN)

Hình 3.9: Cấu tạo trụ cầu

Cấu tạo 4 trụ tương tự nhau, ngoại trừ chiều cao của thân trụ là khác nhau:

Chiều cao thân trụ T1 và T4 là 8,5m

Chiều cao thân trụ T2 và T3 là 9,5m

Bảng 3.6: Bảng thống kê khối lượng bê tông, thép trụ T1, T4

Tên cấu

kiện

Diệntích(m2)

Chiềucao,rộng (m)

Thểtích(m3)

Hàm lượngthép(kN/m3)

Trọnglượngthép (kN)

Bảng 3.7: Bảng thống kê khối lượng bê tông, thép trụ T2, T3

Tên cấu kiện

Diệntích(m2)

Chiềucao,rộng (m)

Thể tích (m3)

Hàm lượng thép(kN/m3)

Trọnglượngthép (kN)

70001600

DC: Trọng lượng kết cấu nhịp phân bố đều trên một mét dài.

DW: Tĩnh tải giai đoạn hai phân bố đều trên một mét dài

qL : Tải trọng đoàn người, qL = 3 KN/m2

Σω+ - Diện tích đường ảnh hưởng tương ứng chiều dài đặt tải (phần dương)

Σω - Tổng diện tích đah áp lực lên mố, trụ

Đường ảnh hưởng phản lực tại mố và chất tải bất lợi được thể hiện ở hình 3.10

Đường ảnh hưởng phản lực tại trụ và chất tải bất lợi được thể hiện ở hình 3.11

0.963

Hình 3.11: Đường ảnh hưởng phản lực tại trụ và chất tải bất lợi

Bảng 3.8 áp lực do hoạt tải tác dụng lên mố trụ

DCbt

(kN)

ω (m2)

phải

190,96 35,38

6545,38 16,2

4726,67 2325,68 7052,35 15234,08

3.5.2 Tính toán sức chịu tải của cọc trong bệ móng mố, trụ:

Sức chịu tải tính toán của cọc khoan nhồi được lấy như sau:

Ptt = min{Qr, Pr}3.5.2.1 Tính sức chịu tải của cọc theo vật liệu

fy - Giới hạn chảy của cốt thép chủ (MPa), fy = 420MPa

Thay vào ta được:

3.5.2.2 Tính sức chịu tải của cọc theo đất nền:

Cọc khoan nhồi đường kính 120cm

Các lớp đất gồm có : + lớp 1: Á sét

+ lớp 2: Cát hạt mịn, chặt vừa

+ lớp 3: Cát hạt trung,chặt (dày vô cùng)

Hình 3.12 Độ sâu cọc xuyên qua các lớp đất tại mố MA, trụ T1, T2, T3 và T4, mố MB Xác định sức chịu tải của cọc theo đất nền.

lớp 3

lớp 1 lớp 2

QP : Sức kháng mũi QP = qP×Ap.

qP : Sức kháng mũi đơn vị cực hạn của cọc

Ac : Tiết diện ngang mũi cọc

Bảng 3.10 Dự báo sức chịu tải từ thí nghiệm SPT cho mố MA

-Với N ≤ 53 ta có qs = 0,0028.N

- Với 53 < N ≤ 100 ta có qs = 0,00021.(N-53).0,15 (Phương pháp Reese và Wright)

Giả thiết số nhát búa SPT là N <53 => qs = 0,0028.N

Bảng 3.11 Tính toán sức kháng bên đất rời

Trong đó: D = 1200(mm): dường kính cọc khoan

Z : Độ xuyên của cọc khoan (mm)

- Với N > 60 ta có qp = 3,8 MPa (Phương pháp Reese và Wright)

Giả thiết số nhát búa SPT là N≤ 60 => qp = 0,064.N (MPa)

-q : Ssức kháng đợn vị mũi cọc(MPa) p

-q : Sức kháng đợn vị thân cọc(Mpa) s

-A =1130973,35(mm p 2): Diện tích mũi cọc

-A =65219463,49(mm s 2): Diện tích thân cọc(mm2)

-Φqp: Hệ số sức kháng đối với mũi cọc lấy bảng 10.5.5.3 có Φqp=0,55.

-Φqs: Hệ số sức kháng đối với sứ kháng thân cọc Φqs= 0,65.

Chú ý: Các phần sau đây củ cọc khoan không được tính để đóng góp vào sự

phát triển của sức kháng thông qua ma sát bề mặt

+ Ít nhất 1500 mm trên cùng của bất cứ cọc khoan nào

+ Chiều dài ở đáy cọc khoan nhồi lấy bằng đường kính cọc

Do D = 1,2m < 1,9m nên không chiết giảm giá trị của qp

Tính toán sức chịu tải của cọc theo đất nền ở mố MA là:

Trong đó: n - Số lượng cọc tính toán

β - Hệ số kể đến độ lệch tâm của tải trọng , β = 1,6

AP - Tổng tải trọng tác dụng lên cọc tính đến đáy bệ móng (kN)

Ptt - Sức chịu tải tính toán của cọc (kN)

CHƯƠNG 4: PHƯƠNG ÁN II CẦU LIÊN TỤC BTCT ỨNG SUẤT

TRƯỚC4.1 Giới thiệu chung về phương án:

- Cầu dầm liên tục bê tông cốt thép ứng suất trước 3 nhịp (50 + 70 + 50)m

- Cầu thi công theo công nghệ đúc hẫng cân bằng, mỗi đốt đúc dài 3,5m, gồm 8đốt từ K1 đến K8, và đốt K0 trên đỉnh trụ dài 12m

- Đoạn họp long dài 2 m Đoạn dầm đúc trên đà giáo dài 14m

2000 1000

1000 1500

- Chiều cao dầm trên trụ tốt nhất: H=(1/17-1/18).70 = (4,2-3,89)m

Chọn chiều cao dầm tại tiết diện trên trụ là 4,2m

- Chiều cao dầm tại giữa nhịp: h=(1/30-1/40).70 = (2,33 – 1,75)

Chọn chiều cao dầm tại tiết diện giữa nhịp là 2,1m

- Cấu tạo mặt cắt ngang dầm tại tiết hiện trên đỉnh trụ thể hiện ở hình 4.2

- Cấu tạo mặt cắt ngang dầm tại tiết hiện giữa nhịp thể hiện ở hình 4.3

1200.00 200.00 12500.00

Hình 4.2: Cấu tạo dầm tại trụ:

Hình 4.3: Cấu tạo dầm tại giữa nhịp

4.2 Tính toán khối lượng kết cấu nhịp

4.2.1 Khối lượng dầm chủ và dầm ngang

3500 3500

3500 3500

3500 3500

3500 3500

Hình 4.4: Sơ đồ phân chia khối đúc

Biên trên của bản đáy dầm là đường cong parabol có phương trình: yt = a1.x2 + c1 (1)

1,8

c a

2,1

c a

Thể tích trên mỗi đốt tính toán : 1

+ Trọng lượng đốt tính toán : DCi = Vi.25 (KN)

Bảng 4.1 Kết quả kích thước tại các tiết diện dầm

Mặt cắt Hoàng độx (m) Tung độ biên trênbản đáy

Bảng 4.3: Trọng lượng dầm ngang và toàn cầu liên tục

Cấu kiện Diện tích(m2) Bề dày(m) Thể tích(m3) Số lượng(cái) Tổng trọnglượng (kN)Dầm ngang tại

4.2.2: Khối lượng các bộ phận trên cầu

+ Khối lượng của cột đèn đường

Theo đặc tính kĩ thuật do công ty cung cấp đèn thì khối lượng của 1 cột đèn đường(đã cộng các chi tiết trang trí) là: 0,89 (T/cột) = 8,9 (kN/cột)

Toàn cầu có 20 bộ đèn đường ta qui thành tải trọng phân bố đều

Bảng 4.4 Tĩnh tải các lớp mặt cầu và thiết bị

Tĩnh tải các lớp mặt cầu và thiết bị: DW = 19,32 +0,9+ 1,05 = 21,27 (kN/m)

+Trọng lượng phần lan can, tay vịn

Hình 4.5: Cấu tạo lan can

Thể tích ống thép đường kính 10cm dày 4mm trên toàn cầu:

V = 3,14.(0,052-0,032).170= 0,85 (m3)Thể tích 1 cột lan can bằng bê tông cốt thép:

V = 0,08.0,2 = 0,016 (m3)Thể tích 1 bệ lan can bằng bê tông cốt thép dài 34m:

V = 0,24.170 = 40,8 (m3)

Bảng 4.5 Khối lượng lan can tay vịn cho toàn cầu

STT Hạng mục

Thểtích(m3)

Sốlượng

Thể tíchtrên 1nhịp (m3)

Hàmlượngthép(kN/m3)

Trọnglượngthép(kN)

Trọnglượngbêtông(kN)

Trọnglượng trên1m dài(kN/m)

4.3 Tính toán khối lượng mố, trụ

4.3.1 Khối lượng mố

+ Cấu tạo mố trái và mố phải tương tự nhau

+ Mố chữ U cải tiến

+ Làm bằng bê tông cốt thép có f’c=30 Mpa

+ Cấu tạo mố trái và mố phải thể hiện tại hình 4.6

Sốlượng

Tổng thểtích (m3)

Trọnglượngthép (KN)

Trọng lượngbêtông (KN)

Tổng trọnglượng (kN)

- Cấu tạo 2 trụ tương tự nhau

- Làm bằng bê tông cốt thép có f’c=30 Mpa

Hình 4.7: Cấu tạo trụ cầu

Bảng 4.8: Bảng thống kê khối lượng bê tông, thép trụ 1,2

Tên cấu

kiện

Diệntích(m2)

Chiềucao,rộng (m)

Thểtích(m3)

Hàm lượngthép (kN/m3)

Trọnglượngthép (kN)

Trọng lượng

bê tông(KN)

- Đường ảnh hưởng phản lực tại mố và chất tải bất lợi được thể hiện ở hình 4.9

- Đường ảnh hưởng phản lực tại trụ và chất tải bất lợi được thể hiện ở hình 4.10

1. +

+ -

DC,DW (KN/m) PL,TTL (KN/m)

ñ.a.h Rg

49500 70000

49500

Hình 4.9 Đường ảnh hưởng phản lực tại mố và xếp xe ba trục bất lợi

49500 70000

Hình 4.10 Đường ảnh hưởng phản lực tại trụ và xếp xe hai trục bất lợi

49500 70000

ñ.a.h Rg

Hình 4.11 Đường ảnh hưởng phản lực tại trụ và xếp xe ba trục bất lợi

49500 70000

49500

DC,DW (KN/m) PL,TTL (KN/m)

Hình 4.12 Đường ảnh hưởng phản lực tại trụ và xếp xe hai xe cách nhau 15m bất lợi

Bảng 4.9 áp lực do hoạt tải tác dụng lên mố trụ

Mố phải 9109,72 11387,15 12,13 2591,36 6925,11 18132,26

4.4.2 Tính toán sức chịu tải của cọc trong bệ móng mố, trụ:

Sức chịu tải tính toán của cọc khoan nhồi được lấy như sau: Ptt = min{Qr, Pr}4.4.2.1 Tính sức chịu tải của cọc theo vật liệu

Cách tính tương tự như phương án I ta có: Pr = 0,75.27189,733 = 20392 (kN)

4.4.2.2 Tính sức chịu tải của cọc theo đất nền:

+ Cách tính tương tự như phương án I

+ Tính sức chịu tải của cọc theo đất nền ở các trụ T1, T2, mố trái và mố phải được thể

hiện ở phụ lục I.2

Bảng 4.11 Sức chịu tải tính toán của cọc ở các mố, trụ

Cấu kiện Φ.Qp(kN) Φ.Qs(kN) Qr(kN) Pr(kN) Ptt(kN)

Trong đó: n - Số lượng cọc tính toán

β - Hệ số kể đến độ lệch tâm của tải trọng , β = 1,6

AP - Tổng tải trọng tác dụng lên cọc tính đến đáy bệ móng (kN)

Ptt - Sức chịu tải tính toán của cọc (kN)

CHƯƠNG 5: LUẬN CHỨNG KINH TẾ KỸ THUẬT – SO SÁNH

CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU5.1 Cơ sở để lựa chọn đưa vào thiết kế kỹ thuật:

Có rất nhiều tiêu chuẩn để đánh giá và lựa chọn ra hệ kết cấu thích hợp nhất Cáctiêu chuẩn đánh giá có thể chia thành 2 loại riêng biệt, cụ thể là “tiêu chuẩn cứng” và

“tiêu chuẩn mềm” Tiêu chuẩn cứng không thể được thỏa hiệp trong bất cứ tình huốngnào như độ an toàn, sử dụng, chức năng, tĩnh không, chiều cao cho phép kết cấu, các ưutiên đặc biệt,… Mặt khác, tiêu chuẩn mềm là tiêu chuẩn mở có thể thỏa hiệp như giáthành, mỹ học, khả năng thi công, tuổi thọ,…Vì tiêu chuẩn cứng cần phải đạt tới nên việcđánh giá so sánh nói chung được thực hiện chỉ dựa trên tiêu chuẩn mềm Một số tiêu chíthường hay sử dụng để đánh giá các hệ thống kết cấu khác nhau là:

- Dựa vào tổng giá thành xây dựng ban đầu

- Dựa vào các yêu cầu mỹ quan

- Điều kiện thi công chế tạo

- Dựa vào điều kiện tận dụng nguồn nhân lực và vật liệu địa phương

- Dựa vào các yêu cầu về khai thác, sử dụng và duy tu bảo dưỡng

5.2 So sánh các phương án theo giá thành dự toán:

Giá thành dự toán của hai phương án sơ bộ được thể hiện trong phụ lục 2

5.2.1 Phương án I: Cầu dầm đơn giản BTCT ƯST tiết diện I gồm 5 nhịp 33m

Tổng giá thành công trình: 24.413.958.981 đồng

5.2.2 Phương án II: Cầu dầm liên tục BTCT ƯST (50m + 70m + 50m)

Tổng giá thành công trình: 51.416.224.329 đồng

5.3 So sánh các phương án theo điều kiện thi công chế tạo

5.3.1 Phương án I: Cầu dầm đơn giản BTCT ƯST tiết diện I gồm 5 nhịp 33m

5.3.1.1 Ưu điểm:

- Các nhịp cầu đều nhau do đó khi thi công chế tạo chỉ cần một bộ ván khuôn (nếukhông yêu cầu về tiến độ ), dễ tiêu chuẩn hoá kết cấu

- Tận dụng được vật liệu địa phương, do đó sẽ giảm được giá thành của công trình

- Trong phương án này ít sử dụng các loại vật liệu đắt tiền và quí hiếm

- Quá trình thi công kết cấu nhịp đơn giản, dễ chế tạo và lắp ráp

- Trong quá trình thi công công nghệ và máy móc không đòi hỏi quá cao do đó tận dụng được nguồn nhân lực địa phương đáng kể

- Do kết cấu làm việc riêng lẽ do đó ít chịu sự tác động của mố trụ bị lún và môi trường xung quanh

5.3.1.2 Nhược điểm:

- Kết cấu khá nặng

- Do số lượng trụ nhiều, do đó tốn vật liệu để thi công trụ

- Khả năng vượt nhịp ngắn, do đó số trụ thi công nhiều dẫn tới ảnh hưởng dòng chảy của sông

- Cầu rung mạnh khi có hoạt tải

- Xe chạy không êm thuận trên cầu.

5.3.2 Phương án II: Cầu dầm liên tục BTCT ƯST (50m + 70m + 50m)

5.3.2.1 Ưu điểm:

- Khả năng vượt nhịp lớn do biểu đồ mômen hai dấu

- Tận dụng được vật liệu và nguồn nhân lực địa phương

- Hình dáng kiến trúc đẹp

- Sử dụng được các công nghệ thi công tiên tiến

5.3.2.2 Nhược điểm:

- Sơ đồ kết cấu siêu tĩnh nên rất nhạy cảm với những tác động như mố trụ bị lún,

sự thay đổi của môi trường

- Thi công đòi hỏi công nghệ cao, tuân thủ theo một qui trình nghiêm ngặt đòi hỏi

sự chính xác cao trong thi công

- Sử dụng nhiều thép cường độ cao ảnh hưởng nhiều tới giá thành của công trình

- Thời gian thi công thường kéo dài

5.4 So sánh các phương án theo điều kiện khai thác, duy tu, bảo dưỡng

5.4.1 Phương án I: Cầu dầm đơn giản BTCT ƯST tiết diện I gồm 5 nhịp 33m

5.4.1.1 Ưu điểm:

- Trong giai đoạn khai thác sử dụng ít duy tu bảo dưỡng

- Ít chịu sự tác động của môi trường

- Có thể mở rộng cầu khi cần thiết

- Có thể sửa chữa dễ dàng khi có một bộ phận của cầu bị hư hỏng

5.3.1.2 Nhược điểm:

- Trụ cầu nhiều làm mất vẻ mỹ quan của lòng sông

5.4.2 Phương án II: Cầu dầm liên tục BTCT ƯST (50m + 70m + 50m)

5.4.2.1 Ưu điểm:

- Xe chạy êm thuận

- Chất lượng khai thác tốt

- Ít cản trở dòng chảy của sông

- Tuổi thọ của công trình cao

5.4.2.2 Nhược điểm:

Khi một bộ phận của công trình bị hư hỏng sẽ gây ảnh hưởng đến toàn bộ công trình, mặt khác khi một bộ phận của công trình gặp phải sự cố hay muốn mở rộng cầu thì rất khó khăn

5.5 Kiến nghị lựa chọn phương án:

- Bên cạnh những vấn đề nêu trên còn đặc biệt chú ý công trình xây dựng nhằmmục đích giao lưu kinh tế của vùng với các khu vực xung quanh, vấn đề khai thác cầu và

vẽ mỹ quan được đặc biệt chú trọng Như vậy qua việc phân tích trên ta thấy rằng:

+ Phương án I: nó cũng đáp ứng được về nhu cầu giao thông nhưng không đáp ứngđược yêu cầu mỹ quan do phải dùng nhiều trụ, trong quá trình khai thác cầu rung mạnhkhi có hoạt tải

+ Phương án II: Không những vừa đáp ứng về yêu cầu giao thông mà mỹ quan cũngkhá đẹp.

Vì vậy qua việc phân tích trên ta chọn phương án II: Cầu dầm liên tục đưa vàothiết kế kỹ thuật

PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ DẦM THEO PHƯƠNG DỌC CẦU6.1 Đặc điểm cấu tạo

- Cầu được thiết kế theo sơ đồ nhịp (50+70+50)m được cấu tạo bởi một dầm chủdạng hộp chiều cao thay đổi theo hình Parabol

- Dầm chủ được tổ hợp từ các đốt, các đốt này được đúc tại chổ bằng xe đúc

- Vật liệu sử dụng: Bêtông có cường độ 28 ngày f'c = 40Mpa (mẫu hình trụ)

- Cốt thép thường lấy theo ASTM A615 có giới hạn chảy tối thiểu fmin = 420MPa

- Cáp dự ứng lực: Sử dụng loại cáp có đường kính danh định 15,2mm, mỗi bó bố trí

22 tao cho cáp chịu momen âm, và 19 tao 15.2mm cho cáp chịu momen dương

+ Diện tích 1 tao : 140mm2

+ Giới hạn bền : fpu = 1860Mpa

+ Giới hạn chảy : fy = 1670Mpa

+ Môđun đàn hồi : 197000 Mpa

+ Độ tụt neo : ∆ = 6 mm

+ Hệ số ma sát : µ =0.3 /rad

+ Hệ số ma sát lắc : k=0.00066/m

- Thép thanh CĐC: Dùng thép gờ cường độ cao theo tiêu chuẩn ASTM

+ Cường độ kéo : f'y=1080 Mpa

+ Mô đun đàn hồi : E=197000 Mpa

6.2 Các nguyên tắc tính toán và tổ hợp nội lực

- Khi tính toán nội lực và thi công kết cấu bằng phương pháp đúc hẫng, kết cấu

được coi như làm việc trong giai đoạn đàn hồi và chấp nhận nguyên lý cộng tác dụng.Tuy nhiên do ta dùng chương trình để tính toán nội lực trong kết cấu do đó ta không ápdụng nguyên lý cộng tác dụng mà lấy kết quả trực tiếp từ các tổ hợp tải trọng trongchương trình

- Độ cứng của tiết diện tính theo kích thước bêtông chưa xét đến bố trí cốt thép

- Quá trình tính toán nội lực ta xét tổ hợp theo từng giai đoạn thi công và khai thác

để thiết kế và kiểm tra tiết diện ở từng giai đoạn

- Kết cấu thi công bằng phương pháp đúc hẫng phải tính theo các giai đoạn sau:

6.2.1 Giai đoạn thi công đúc hẫng đối xứng các đốt qua trụ (từ đốt K0-K8)

- Kết cấu chịu lực theo sơ đồ mút thừa Tải trọng tác dụng bao gồm:

+ Trọng lượng bản thân các đốt bêtông, trọng lượng khối neo

+ Trọng lượng xe đúc ván khuôn Các tải trọng thứ cấp như từ biến, co ngót

+ Hoạt tải thi công

+ Lực căng trong các bó cáp bố trí để chịu mômen âm

- Nội dung tính toán của giai đoạn này là phải xác định nội lực theo từng bước đúchẫng để kiểm tra và bố trí lượng cốt thép cần thiết khi thi công Tính toán kiểm tra độvõng cho từng bước thi công để điều chỉnh đảm bảo đúng cao độ của mút dầm khi hợplong